雌激素在移植免疫诱导中的研究进展*

马 瑜 杨鹏杰 赵能君

1 内蒙古医科大学,内蒙古呼和浩特市 010110; 2 内蒙古医科大学附属人民医院胸外科; 3 内蒙古医科大学附属人民医院心内科

免疫系统既能帮助机体抵御病原体的攻击,又能防止对自身成分发生反应。免疫应答与免疫耐受之间存在奇妙的平衡关系,一旦打破这种平衡,疾病就有可能随之而来。移植免疫耐受是在没有慢性免疫抑制治疗的情况下,对特异性非自身抗原的存在具有免疫无反应(或低反应)的状态。通过诱导移植受者对供体产生免疫耐受,可有效降低免疫抑制药物引起的各种副作用,逐渐成为移植免疫学研究的热点。有研究表明,在器官移植后应用雌激素免疫抑制或诱导耐受安全有效。雌激素研究的发展,为同种异体器官移植提供了更多的可能性,也使雌激素提供了更多的临床应用价值。

1 雌激素及受体的免疫特性

雌激素是一类具有广泛的生物学活性的类固醇激素,多数由卵巢和胎盘分泌,肝脏、肾上腺皮质、乳房等部位也可少量分泌。雌激素主要是促进子宫内膜增殖,维持女性的第二性征发育,并调节机体代谢水平及免疫功能。体内游离的雌激素才能产生多种生物学效应,雌激素以被动扩散或特异性主动转运的方式进入靶细胞,通过相应的雌激素受体(Estrogen receptor,ER)介导的信号转导途径发挥生物学效应。雌激素受体在机体各组织细胞中广泛表达,主要集中在女性生殖系统及皮肤。ER分为一类是经典的核受体,包括ERα和ERβ,介导雌激素的基因效应通路,调控特异性靶基因的转录过程;另一类是膜性受体,介导快速的非基因组效应通路,包含经典核受体的膜性成分、G蛋白耦联受体家族的GPER(GPR30),间接的调控转录功能[1-2]。Naaz研究显示,敲除小鼠ERα后小鼠的脂肪明显增加,敲除ERβ可以降低小鼠脂肪含量,表明雌激素通过雌激素受体调控脂肪移植的存活[3]。G蛋白耦联雌二醇受体(G protein-coupled estrogen receptor,GPER,以前称为 GPR30)是膜结合的雌激素结合蛋白,在乳腺、卵巢、胎盘、前列腺和子宫等组织中分布。近年研究发现GPER与雌激素有较高的亲和力,在免疫系统方面发挥了重要作用。GPER能够与雌激素及其相关化合物结合,介导快速非基因组效应,从而促进细胞内多条信号传导通路的激活。

2 雌激素在移植排斥反应中的影响

移植排斥反应(Transplant rejection)指器官移植后,移植物被移植受者的免疫系统识别为“异己成分”后引发的一系列免疫学反应。免疫耐受通过对宿主系统识别同种异体抗原进行干扰,使宿主针对移植物的特异性抗原产生免疫耐受,而对正常的感染免疫和肿瘤免疫不产生影响,降低排斥反应,诱导移植物的长期存活,所以诱导受者产生针对移植物的免疫耐受,是移植术后解决排斥反应的理想方法。动物实验和临床研究均显示肺移植术后慢性排斥反应的发生率与体内调节性T细胞(Regulatory T cell,Treg)水平与相关,上调Treg 的水平对维持移植后肺功能正常有促进作用[4],而雌二醇可以调控Treg水平。目前,Treg 用于预防骨髓移植术后的移植物抗宿主病及肾移植后排斥反应相关研究相继报道,为降低移植术后排斥反应提供新思路。Klasa等[5]的研究表明,在同种异体造血细胞移植的患者出院后接受局部雌激素治疗后,肛门生殖区慢性移植物抗宿主病(cGVHDgyn)的发病率明显下降。另外,在人类流感感染的临床前模型中,雌激素表现出强大的免疫调节效果,可使肺部获得更合适的先天免疫反应,这种调节过程与临床疾病发展之前促炎细胞因子和趋化因子反应的降低有关[6-7]。有研究表明,雌激素能显著改善胰岛素缺乏症糖尿病小鼠模型中的人胰岛移植,雌激素在移植后提高人胰岛移植物的存活率[8]。

3 雌激素诱导移植免疫耐受的机制

雌激素激素对免疫功能的影响早已受到广泛关注,高浓度的雌激素具有免疫抑制作用。研究显示,雌二醇可能参与器官移植后免疫耐受。

3.1 雌激素对调节性T 细胞的影响 调节性T 细胞是免疫调控中的关键成员,针对T 细胞介导的免疫反应产生抑制的CD4+T 细胞的特化亚群,对T细胞受体(TCR)的刺激反应呈低活性,从而抑制辅助性CD4+T细胞及细胞毒性CD8+T细胞的增殖与激活,进而来维持自身的免疫耐受。同时也通过表达FoxP3 转录因子,它能显著地抑制效应T细胞和记忆T细胞的增殖,因此可以有效控制异常抗原的免疫反应,并维持自身耐受。移植后的免疫耐受与Treg比例升高有很大的相关性,而Treg可受到雌二醇的调控。雌二醇提高调节性T细胞的增殖,从而促进免疫耐受性。现已证实,Treg在移植耐受性中起着关键作用。最近的一项研究发现,Treg可以抑制或延缓移植物中的T细胞的激活和扩增,以掩盖对供体的免疫反应,从而延长移植物的长期存活[9]。有研究表明,在小鼠模型中进行Treg诱导治疗可以降低供体特异性抗体水平和移植物中IgG的沉积,提示在体液免疫排斥反应治疗中发挥作用[10]。许多研究都在研究在如何扩增内源性发生的Treg或使用外源性扩增的Treg来实现同种异体移植物的接受,同时避免长期免疫抑制的并发症。

3.2 雌激素对B细胞的影响 B细胞作为抗原呈递细胞(APC)介导慢性同种异体移植排斥反应,在APC的作用B细胞驱动T细胞介导的排斥反应。B细胞可以与同种异体和自身反应效应细胞相互作用,并且B细胞功能的改变可能够控制效应细胞活化并促进耐受性诱导。在移植环境中,B细胞的特征会诱导机体发生同种异体移植排斥反应。1996年,Wolf等研究人员人发现B细胞缺陷小鼠会发展为加剧的持续的自身免疫性脑炎或结肠炎,确定了B细胞可以诱导耐受和抑制炎症反应的作用。调节性B细胞(Bregs)是具有抗原特异性的免疫调节功能的一类B细胞亚群。B细胞在移植免疫中具有双重作用:既能介导抗原抗体反应,把移植物作为攻击对象,从而会导致移植排斥;又能通过调控炎症反应来诱导移植耐受来延长移植物的存活,而移植耐受诱导与Breg的抑制作用有关。实现持续移植耐受性可能需要诱导B细胞耐受性对特定供体抗原。Bregs通过IL-10或(和)TGF-β以及诱导Treg上调来调控免疫耐受。Bregs还可通过细胞直接接触方式诱导Treg的产生。此外,Bregs可通过诱导Treg和增加Treg的数量延长移植物的存活率,从而进一步诱导免疫[11-12]。雌激素还可以诱导多种调节性B细胞亚型[13]。

3.3 雌二醇对树突细胞的影响 树突状细胞(Dendritic cel,DC)是机体中具有特异性功能的专职抗原提呈细胞,对启动先天性和适应性免疫、提高免疫耐受方面发挥重要作用。DC不仅作为免疫应答的启动者,也参与了免疫调控的相关的细胞因子的分泌过程。器官移植排斥反应的免疫机理,是由DC向T细胞呈递移植物抗原,促使T细胞活化、增殖,从而对移植宿主产生免疫攻击,从而对移植排斥反应。DC是机体最主要的抗原提呈细胞,分为成熟树突细胞(mature dendritic cell,mDC)和不成熟树突细胞(immature dendriticcells,imDC)。由于它们处于不同的发育阶段,所以具有免疫耐受和免疫应答双重作用 。有学者认为成熟树突细胞参与诱导免疫应答反应,mDC表面可明显地表达主要组织相容性复合体(Major histocom patibility,MHC)分子、共刺激分子、黏附分子,在移植排斥反应中发挥重要作用。imDC诱导胸腺中的Treg细胞,能引起机体免疫耐受。已有研究显示,在肾移植中同时输注imDC,较未组对比移植物的存活时间明显延长[14]。imDC可以诱发T淋巴细胞失能,诱导Treg介导的免疫耐受,使Th2型免疫应答发生偏移,从而降低急性排斥反应。雌二醇对DC的成熟和免疫功能起负性调节作用。雌二醇可降低骨髓来源的DC胞表面MHC-Ⅱ类分子、CD80及CD86表达,促使DC发育不成熟,导致分子的表达下调,T细胞凋亡或失能,同时可诱导产生Treg,共同参与对移植物的免疫耐受。研究表明,DCs能抑制小鼠皮肤移植物抗宿主病同种异基因移植皮肤排斥反应[15]。

3.4 免疫抑制分子HLA-G参与免疫耐受 Geraghty在1987年首先克隆了位于6号染色体短臂的一类免疫耐受分子HLA-G(Human leukocyte antigen-G,HLA-G),它是人体中一种非经典的主要组织相容性复合体(Major histocompatibility complex,MHC)的Ⅰ类分子,是一种重要的免疫耐受分子,可引起免疫逃逸或免疫能力下降。正常妊娠是研究同种异体移植的天然成功模型,HLA-G在母胎界面的表达对胚胎的免疫耐受及胚胎正常发育有着重要作用。在心脏、肾脏和肝脏移植病人研究中,HLA-G在移植物和病人血浆中的表达与移植物的生存率呈显著的相关性[16]。另外,HLA-G还可以诱导一种新型的Treg和经典的CD25+FOXp3+Treg。

3.5 雌激素对miRNA影响 MicroRNA(miRNA)是一类非编码单链RNA小分子,参与调控转录后和翻译水平上基因的负性表达。通过与靶mRNA 的3’非编码区(3’UTR)结合,诱导其降解或抑制mRNA的翻译,以此调控靶基因的表达。一个miRNA可以调控多个基因的表达调节网络,也可以由几个miRNA的结合对特定基因进行精细的调控表达。目前已有研究显示,microRNA 参与了雌激素相关疾病(乳腺癌、子宫内膜癌等)的调控[17]。另外,miRNA在调控免疫耐受和自身免疫中发挥了重要作用。一些研究表明,在T细胞成熟过程中,miRNA进行动态的调控[18]。在与抗原呈递细胞呈递同源抗原相互作用时,CD4+细胞可以分化成多种效应子集。特异性CD4+T细胞亚群能产生活化巨噬细胞,细胞毒性T细胞和自然杀伤细胞(Th1),刺激B细胞和炎症(Th2)的细胞因子,抑制免疫反应(Treg),增强免疫耐受。血液中sHLA-G 在诱导和维持母胎耐受中发挥了重要作用。目前已有大量文献证明高表达HLA-G与免疫耐受相关。相关研究也证实了HLA-G的表达由miRNA控制,miRNA靶向HLA-G mRNA的3’UTR,从而下调其表达[19]。

4 结语与展望

急慢性排斥反应是影响移植物宿主长期生存的重要影响因素,贯穿了整个免疫排斥的全过程,移植技术的发展与进步依赖于有效免疫抑制药物的使用。但是,自从移植手术开始后,免疫抑制的问题就一直存在,包括降低移植排斥反应、药物毒性、感染和恶性肿瘤等。雌激素对免疫系统的调节发挥了重要作用,其在诱导器官移植免疫耐受中意义深远。雌激素能否诱导长期稳定的免疫耐受方面仍需深入研究及探讨,希望能为器官移植免疫排斥反应提供新疗法,以最大限度地降低传统排斥反应的相关风险。